kas sİstemİ ve kas fİzyolojİsİ -...

KAS SİSTEMİ VE KAS

FİZYOLOJİSİ

Doç.Dr. Mitat KOZ

Kas Tipleri

• Düz kas

• Kalp kası

• İskelet kası-istemli kas-çizgili kas

Kas dokusunun genel özellikleri

• Hareket

• Postürün sağlanması

• Isı üretimi

Kasların ortak özellikleri...

• Kontraktilite-kasılabilme

• Eksitabilite-uyarılabilme

• Estensibilite-uzayabilme-gerilebilme

• Elastisite-normal boyuna dönebilme

Hepsi hareket ile ilişkili...

Kas tipleri

Kas tipi Bulunduğu yer Kasılma

şekli

Hücre-lif

tipi

Çizgilenme

şekli

görevi

İskelet •İskelete yapışan

kaslar

İstemli Uzun

silindirik

Belirgin

enine

çizgilenme

•İskeletin hareketi

•Postürün sağlanması

•Isı üretimi

Düz •Sindirim,

solunum, üreme

ve üriner

sistemin içi boş

organlarının

duvarları

•Kan damarları

İstemsiz İğcik

şeklinde

Çizgilenme

yok

•İç organlarda ve

damarlarda harekete

yol açar

Kalp •Kalp istemsiz Kısa

dallanmış

Çizgilenmiş •Kalbin kan

pompalamasını sağlar.

İskelet Kası

• İskelete tutunurlar-iskelet kası.

• Mikroskopta açık ve koyu görünen bölgeleri

vardır-enine çizgilenme.

• İstemli çalışırlar-istemli kaslar.

Kas tonusu

• Kas kasılması ile oluşan gerim.

• Kaslar dinlenim halinde kısmen kasılı

durumdadırlar, bu kası kasılmaya hazır

tutmak içindir.

İskelet kasının hücresel

organizasyonu ve yapısı

kas lifi

• Kas hücresi= kas lifi

• Uzun, silindirik ve birden fazla çekirdek

• Kas hücresi uzunluğu; ortalama 3 cm fakat

30 cm-0.1 cm kadar değişebilir.

• Kas lifleri myofibril adı verilen daha küçük

lifler içerir,

• Myofibrillerde myoflament adı verilen ince

ve kalın uzantılardan oluşur.

İskelet kasının hücresel

organizasyonu ve yapısı

myofibril-myoflament

• Myoflamentler kasılabilir proteinlerden

oluşmuştur.

Bunlar;

• Myozin,

• Aktin,

• Tropomyozin

• Troponin: Troponin I, Troponin T, Troponin C

İskelet kasının hücresel

organizasyonu ve yapısı

myoflament

Çizgili görünüm

• Kas lifinin değişik kısımlarının ışığı kırma

indeksleri farklıdır, mikroskopla

bakıldığında bu kasa çizgili bir görünüm

kazandırır.

• Bu çizgilenmeler çeşitli harflerle

isimlendirilir.

I ,A ve H bantları

• I bandı açık renklidir ve ince flamentlerden oluşmuştur. İnce flamentler aktin, troponin ve tropomyozin kompleksinden oluşur.

• A bandı daha koyu görünür ve kalın flamentlerden oluşmuştur. Kalın flamentler myozin den oluşmuştur.

• H bandı A bandının ortasındadır.

Z ve M çizgileri

• I bandı Z çizgisi ile

ikiye bölünmüştür.

• A bandı ise M

çizgisi ile ikiye

bölünmüştür.

Sarkomer

• İki Z çizgisi arasında

kalan bölüme

sarkomer denir.

• Sarkomer kastaki en

küçük kasılma

birimidir.

Hegzegonal yerleşim

• Her kalın flament

düzenli ve hegzegonal

bir şekilde 6 ince

flament tarafından

sarılmıştır.

Kalın Flamentler-Myozin

• Myozin aktin bağlayan kompleks bir proteindir.

• Baş ve kuyruk kısımlarından oluşur, kuyruk uzundur ve tektir, baş ise iki tanedir.

• Baş aktin ile bağlanan kısım ve ATP yi hidrolize eden katalitik kısımdan oluşur.

• Myozin başı ince

flamentler(aktin) ile

çapraz köprücükler

kuracak şekilde

konumlanmıştır.

• Myozin sarkomerin

ortasında her iki yöne

doğru simetrik bir

şekilde dizilirler.

Kalın Flamentler-Myozin

İnce Flamentler

(aktin, tropomyozin,troponin)• Uzun ve çift sarmal

oluşturan iki glogüler aktin zincirinden oluşur.

• Tropomyozin molekülleri aktin molekülünün iki zincirinin arasında bulunan uzun flamentlerdir.

• Troponin molekülleri ise tropomyozin molekülleri arasında bulunan ve belli aralıklarla yerleşmiş olan küçük globüler yapılardır.

• Her bir ince flament 300-400 tane aktin molekülü ile 40-60 tane tropomyozin molekülü içerir.

• Troponinin 3 alt grubu vardır;

• Troponin T troponini tropomyozine bağlar,

• Troponin I myozin ile aktinin etkileşimini inhibe eder.

• Troponin C kasılmayı başlatan iyon olan kalsiyum bağlar.

İnce Flamentler(aktin, tropomyozin,troponin)

Sarkotübüler Sistem

• Myofibrillerin çevresi

vezikül ve tübülleri

andıran membranöz

yapılar ile sarılmıştır.

Buna sarkotübüler sistem

denir.

• Sarkoplazmik retikulum

Transvers tüpler(T tüpleri)

ile sarkoplazmik

retikulumdan oluşmuştur.

Sarkoplazmik retikulum ve

terminal sisternalar

• Sarkoplazmik retikulum myofibrillerin çevresini

sararken bazı bölgelerde genişleyerek terminal

sisternalar adı verilen yapıları oluşturur.

• Terminal sisternelar A ve I bantları arasındaki

birleşme yerlerinde tübüler sistem ile yakın ilişki

halindedir ve bu yapı triad olarak isimlendirilir.

• Sarkoplazmik retikulum kas kasılmasında gerekli

olan Ca iyonlarının depolanıp salınmasında

önemli rol oynar.

• Myofibriller birleşerek

fibrili (kas lifini)

oluşturur.

• Her bir kas lifi

sarkolemmanın

üzerindeki konnektif

doku katmanı

(endomisyum) ile

sarılıdır.

Bir bütün olarak kasın oluşumu

• Kas lifleri bir araya gelerek

fasikülleri oluşturur.

• Fasiküller perimisyum olarak

adlandırılan konnektif doku

katmanı ile sarılıdır.

• Fasiküller bir araya gelerek

kasın tamamını oluştururlar.

• Tüm kas epimisyum olarak

adlandırılan konnektif doku

katmanı ile sarılıdır ki buna

fasia denir.

Bir bütün olarak kasın oluşumu

Sinir kas bağlantısı

motor ünite• Her bir kas lifi bir motor sinir ucu ile bağlantılı

olmak zorundadır.

• Bir motor nöron ve onun innerve ettiği kas lifleri beraberce motor ünite olarak isimlendirilir.

• Bir motor sinir lifi aynı anda çok sayıda kas lifini uyarabilir.

• İnsanlarda bir motor ünite 6-30 kas lifinden oluştuğu gibi (göz kasları), 1000 den fazla kas lifinden de oluşur (güçlü bacak kasları).

Sinirden kasa uyarı iletimi,olaylar dizisi

• Motor sinirin ucuna gelen uyarı bu ucun kalsiyuma geçirgenliğini artırır ve kalsiyumun sinir hücresi içine girmesine neden olur.

• Hücre içindeki kalsiyum miktarının artması asetil kolin veziküllerinin ekzositozunu artırır.

• Asetil kolin sinir kas bağlantısındaki boşluğu geçerek motor son plaktaki asetil kolin reseptörüne bağlanır.

• Asetil kolinin reseptörüne bağlanması zarın Na ve K geçirgenliğini değiştirir ve bunun sonucunda Na hücre içine girer, motor son plak potansiyeli meydana gelir.

• Bu lokal potansiyel komşu hücre zarını depolarize eder ve aksiyon potansiyeli başlar.

• Oluşan aksiyon potansiyeli her iki yönde kas hücre zarı boyunca iletilir ve kas kasılması ile ilgili süreçler başlar.

Eksitasyon-Kontraksiyon Bağlantısı-1

• Eksitasyon-kontraksiyon bağlantısı uyarıyı kasılmaya götüren olaylar zinciridir.

• Aksiyon potansiyeli kas lifinin uzunluğu boyunca hızla ilerlerken, kasın içine doğru da T-tübülleri aracılığı ile daha yavaş olarak ilerler.

• T-tübülleri birer kalsiyum kanalı olan dihidropiridin reseptörleri içerirler.

• Bu reseptörler sarkoplazmik retikulumdaki kalsiyum salınma kanalı olan ryanodin reseptörlerine mekanik olarak bağlıdır.

Eksitasyon-Kontraksiyon Bağlantısı-2

• Aksiyon potansiyeli kasa ulaşınca, T-tübül kalsiyum kanalları (dihidropiridin reseptörleri) sarkoplazmik retikulum kalsiyum kanallarının (riyanodin reseptörleri) mekanik olarak açılmasını sağlar.

• Bunun sonucu olarak sitozolde artan kalsiyum troponine bağlanarak troponin-tropomyozin kompleksinde konformasyonel bir değişiklik oluşturur.

• Bu aktin üzerindeki miyozin bağlanma yerlerinin açığa çıkmasına neden olur.

Kas kasılması

• Kas kasılmasında aktin ile myozin

flamentlerinin etkileşimi ile aktin

flamentleri ortaya doğru çekilir ve kasın

boyu kısalır.

• Aktin ile myozin arasında aktomyozin

köprücükleri kurulur.

Kayan flamentler teorisi

• Kas kasılması I bandının A abandı arasında

diğer bir deyişle ince flamentlerin kalın

flamentler arasın girerek/kayarak olduğu

açıklanır.

• Buna kas kasılmasında kayan flamentler

teorisi denir.

Kasılma için enerji......

• Flamentlerin kayması için enerji gerekir.

• Bu enerji ATP nin ATP az enzimi ile

parçalanması ile sağlanır.

– ATP ADP+ P(enerji)

• ATP az enzimi myozin başında bulunur.

Kayan flamentler teorisi

• Dinlenimde myozin ile aktin arasında herhangi bir etkileşim yoktur.

• Kasa uyarı gelmesiyle hücre içine kalsiyum girişi artar.

• Kalsiyum troponin C ile birleşir ve aktin üzerinde troponin tropopmyozin kompleksinin kapattığı etkin noktalar açılır.

• Myozin başları aktine bağlanır, akto-myozin çapraz köprüleri kurulur.

• Myozin başındaki ATP az enzimi ATP yi parçalar, açığa çıkan enerji myozin başlarında bükülmeye yol açar (power stroke) ve ince flamentler ortaya çekilir.

• ATP yeniden sentezlenir ve myozin başı yeni bir etkin noktaya bağlanır ve kıvrılır.

• Gevşemede sürecinde ise, hücre içindeki kalsiyum aktif transport ile sarkoplazmik retikuluma geri pompalanır, Ca-Mg ATP az enzimi bu olayı düzenler (ATP harcanır).

• Ca SR dan terminal sisternalara difüze olur ve bir sonraki aksiyon potansiyeline kadar orada depolanır.

• Etkin noktalar kapanır, çağraz köprücükler çözülür ve kas gevşer.

Kayan flamentler teorisi

• Her bir bağlanma, kırılma ayrılma olayı

sırasında kasın boyu % 1 oranında kısalır.

• Her bir kalın flament yaklaşık 500 adet

myozin başı içerir.

• Hızlı bir kasılmada myozin başları saniyede

yaklaşık beş kez aynı süreci

tekrarlamaktadır.

Kas kasılma çeşitleri

• İzometrik kasılma

• İzotonik kasılma

• İzokinetik kasılma

• Eksentrik kasılma

İzometrik kasılma

• Statik kasılma

• Kasın boyu sabittir gerimi/tonusu artar

• Örnek; ayakta dik durmamızı sağlayan

kasların kasılması.

İzotonik kasılma

• Dinamik bir kasılma şeklidir,

• Kasın gerimi sabittir, boyu kısalır

– (iso=aynı, tonus=tonus/gerim)

• Mekanik bir iş yapılır.

İzokinetik kasılma

• Dinamik bir kasılma şeklidir.

• Kasılma hızı sabittir, ancak oluşan direnç

değişkendir.

• Eklemin farklı hareket açılarında farklı

kasılma kuvvetleri oluşur.

• Örneğin;yüzmede yapılan suyun içinde

kulaçlama hareketi.

Eksentrik kasılma

• Kasın erimi sabittir, ancak izotonik

kasılmanın tersine kasın boyunun uzadığı

kasılma şeklidir.

• Bu kasılma şeklinde negatif bir iş yapılır.

Kas lif tipleri

• İskelet kasları farklı metabolik ve

fonksiyonel özelliklere sahip kas liflerinin

bir araya gelmesiyle oluşmuştur.

• Kasların hepsi aerobik ve anaerobik

metabolizma özelliklerine sahip olsalar da

bazı kas lifleri ve o liflerin bulunduğu

kaslarda metabolik özelliklerin birisi daha

gelişmiştir (aerobik yada anaerobik).

Kas lif tipleri

• Bu nedenle;

• Aerobik metabolik özelliği yüksek liflere Tip I, kırmızı yada yavaş kasılan kas lifleri,

• Anaerobik metabolik özellikleri yüksek olan liflere de Tip II, beyaz yada hızlı kasılan kas lifleri denir.

• Tip II kendi içerisinde Tip II a ve Tip II b olarak iki gruba ayrılmaktadır.

Kas liflerinin yapısal ve fonksiyonel özellikleri

Özellik Tip I Tip II a Tip II b

Motor nöron hacmi küçük büyük Büyük

Motor nöron uyarı eşiği düşük yüksek Yüksek

Sinir ileti hızı Yavaş hızlı Hızlı

Kas lif çapı küçük büyük Büyük

SR gelişmişliği az çok Çok

Mitokondri yoğunluğu yüksek yüksek Az

Kapiller yoğunlu yüksek orta Az

Myoglobin sayısı yüksek Orta Az

Kas liflerinin yapısal ve fonksiyonel özellikleri

Özellik Tip I Tip II a Tip II b

Kreatin fosfat deposu az Çok Çok

Glikojen deposu az Çok Çok

Tyrigliserit deposu Çok Orta Az

Myozin ATP az aktiv. Düşük Yüksek Yüksek

Glikolitik enzim aktiv. Düşük Yüksek Yüksek

Oksidatif enzim aktiv. Yüksek Yüksek Düşük

Kasılma süresi Yavaş Hızlı Hızlı

Gevşeme süresi Yavaş Hızlı Hızlı

Kuvvet üretimi Düşük Yüksek Yüksek

Enerji verimi Yüksek Az Az

Yorgunluk direnci Yüksek Az Az

Lif tipleri ve performans

• Tip I liflerin oranının artması oksijen kullanım

kapasitesini diğer bir deyişle aerobik güç ve

dayanıklılığı artırır.

• Tip II liflerinin oranının artması ile anaerobik güç

ve dayanıklılığı artırır.

• Güç ve sürat gerektiren sporlarda Tip II liflerin

fazlalığı, dayanıklılık gerektiren sporlarda ise Tip

I liflerinin fazlalığı avantajdır.

Quadriseps kasındaki Tip I ve

Tip II lif oranları

Tip II Tip I

Maratoncular 18 82

Yüzücüler 26 74

Ortalama birey 55 45

Halterciler 55 45

Sürat koşucuları 63 37

Atlayıcılar 63 37

Antrenmanlarla liflerin oranı

değişir mi ?

• Liflerin oranları artmaz, yapılan antrenmana

göre kapasiteleri artırılır.

• Liflerin oranı doğuştan genetik olarak

belirlenir.

Kasılma kuvvetinin tedrici artışı..

• Kas kasılması ile oluşan kuvvetin artışı kasılmaya katılan motor ünite sayısına ve gelen uyarıların sıklığına bağlıdır.

– Motor ünite sumasyonu

– Dalga sumasyonu

• Kas kasılması sırasında motor ünite sumasyonu ve dalga sumasyonu birlikte oluşur.

Kas bağlantıları

• Kaslar tendon yada aponevroz (aponeurosis)-yassı tendon halinde kemiklerle bağlantı yaparlar.

• Kasın iki bağlantı noktası vardır

– Origo; başlangıç noktasıdır, daha sabittir, iskelet merkezine daha yakındır, proksimal uçtur.

– İnsersiyo;kasın sonlandığı bağlantı noktasıdır, distal uçtur, daha hareketli ve daha uzundur.

Kasların rolleri

• Bir kas birden çok eklemde hareket oluşturabilir, bunun için kas tendonu aracılığı ile o eklemi katetmelidir.

• Konsentrik bir harekette (izotonik yada izokinetik) yapışma yeri sabitse başlangıç noktası yapışma yerine doğru, başlangıç noktası sabitse yapışma yeri başlangıç noktasına doğru hareket eder.

• Örn. Trapez kası

• İskelet kasları agonist, antagonist, stabilizör veya nötralizör olarak hareket edebilir.

Agonist rol

• Kasın yaptırdığı hareket ekstremiteninhareket

isteği yönünde ise bu kas agonist rol oynar.

• Dirsek ekleminde fleksiyon hareketinde biseps

brakhi kası agonist rol oynar.

• Bir eklemde aynı hareketi yaptıran birden fazla

kas olabilir.

• Agonist kaslara yardımcı kaslara sinerjist kaslar

denir.

Antagonist rol

• Agonist kasların tam tersi hareketi

gerçekleştiren kaslardır.

• Örneğin dirsek ekleminde biseps kasının

antagonisti triseps kasıdır.

• Felsiyon-ekstansiyon, abd-add, iç rot.-dış

rot.

Stabilizatör (fiksatör) rol

• Statik olarak kasılarak vücudun bazı

parçalarını, kasılan kasların ya da

yerçekiminin yol açtığı çekme kuvvetine

veya istenen hareketin yapılmasına engel

olan diğer güçlere karşı destekleyen

kaslardır.

• Şınav sırasında karın kaslarının çalışması.

Nötralizör rol

• Bir hareket oluşurken agonistlerin istenmeyen hareketlerinin önlenmesidir.

• Örneğin mekik hareketinde sağ ve sol eksternal oblik kaslar (dış yan karın kasları) birbirinin hareketini nötralize ederek gövdenin öne fleksiyonunu sağlarlar.

• Omuzda deltoid kası da nötralizör kasa örnektir.

Kasların koordineli çalışması

• Hareket için koordinasyon şarttır.

• Agonist kaslar kasılırken antogistler

gevşemelidir

• Koordinasyon sinir sistemince sağlanır.

• Agonist-antagonist kaslardaki

koordinasyonsuzluk kas yaralanmalarına

yol açabilir.

İstemli kas kasılmalarının

oluşması-1• İstemli kas kasılmalarının oluşması ile ilgili ilk

aktivite beyindeki motor kortex denilen bölgede başlar.

• Burada oluşan istemli hareket sinyalleri kortekse yardımcı beyin bölgelerine gönderilir, buralarda hareketin kaba taslak şekli oluşur.

• Hareket planları ile ilgili kabataslak bilgi serebellum ve bazal ganglionlara gönderilir ve oralarda iyiceşekillendirilir, zamansal ve uzaysal kesinlik kazandırılır.

• Serebellum ve bazal ganglionlardan gelen kesin ve prograglanmış bilgi tekrar motor kortekse gönderilir.

• Motor korteks hareket planına son şeklini verir.

• Hareket emri korteksten spinal ayar için spinal nöronlara ve son olarak ta iskelet aksına ulaştırılır.

• Kas reseptörlerinden fidbak cevaplar eğer gerekiyorsa motor hareketlerin düzenlenmesi için kullanılır.

İstemli kas kasılmalarının

oluşması-2

Kas kasılmalarının kontrolü

kas reseptörleri

• Kasın motor fonksiyonları kas iğciği ve

golgi tendon organı aracılığı ile refleks

olarak düzenlenir.

• Kas iğciği ve golgi tendon organı kas

resptörleridir.

Kas iğcikleri

• Kas lifleri arasında bulunurlar,

• Kas liflerine paralel bağlantılı konumda bulunurlar,

• Kasın boyu ve boyundaki değişmelerin hızı hakkında sinir sitemine bilgi gönderirler.

• Kasın boyunun ani ve hızlı bir şekilde uzamasına karşı duyarlıdırlar.

• Çalıştıklarında kası kasılmaya sevkederler.

Tendona vurulmasıyla kasın aniden gerilmesi ve kas iğciğinin uyarılması

Kas iğciğinde oluşan uyarıların medülla spinalise taşınması

Bu uyarıların kasa iletilmesi

Medülla spinalisteki refleks değerlendirme ile aynı kasın motor nöronunun uyarılması

Kasın refleks olarak kasılması

Golgi tendon organları

• Kas tendonları içine yerleşmişlerdir,

• Kasın gerimi ve gerimindeki değişmenin

hızı hakkında sinir sistemine bilgi taşırlar.

• Uyarıldıklarında kasın çalışmasını inhibe

ederek aşırı kas kasılmasını önlerler.

Kasılma kuvvetinin tedrici artışı..

• Kas kasılması ile oluşan kuvvetin artışı kasılmaya katılan motor ünite sayısına ve gelen uyarıların sıklığına bağlıdır.

– Motor ünite sumasyonu

– Dalga sumasyonu

• Kas kasılması sırasında motor ünite sumasyonu ve dalga sumasyonu birlikte oluşur.

Increase of Force Output by

Increasing Motor Unit RecruitmentUnit B is recruited at higher frequency